KR200301682Y1 - 발 쿠션 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발 쿠션 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 발, 특히 힐(heel)부위에 가해지는 충격을 흡수하고 경감시키기 위한 충격 흡수 구조에 관계되는 발 쿠션 장치에 관한 것이다.

일반적으로 발의 힐 부위에 장착되도록 구성되어지고 신발에 삽입되는 상위 표면과 하위 표면을 가진 탄성있는 몸체 요소와; 휨과 변형에 의하여 발에 부과되는 초기 하중의 충격을 흡수하는 첫 번째 높이를 미리 결정하는 첫 번째 부분의 복수 형태로 교차하면서 서로 연결된 제 1 리브과 제 2 리브를 포함하는 발의 무게를 감당하는 힐 부분에 대응하는 몸체 요소의 외부 표면으로부터 확장된 제 1 충격 흡수 장치와; 다른 것과 교차하면서 서로 연결된 제 2 리브와 첫 번째 부분을 선택하여 연결하고, 상기 제 1 리브의 높이 보다 작은 상기 제 2 리브와, 상기 제 1 리브와 제 2리브는 발에 가해지는 충격력을 흡수하기 위하여 협력하고, 적재되는 하중 단계에 대해서 비선형적인 힘-변위 작용을 보이는 고하중에 대해 저항하려는 탄성 요소가 되고, 몸체의 외부면으로부터 확장된 제 2충격 흡수장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발 쿠션 장치{foot cushioning device}

본 고안은 발 쿠션 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 발, 특히 힐(heel)부위에 가해지는 충격을 흡수하고 경감시키기 위한 충격 흡수 구조에 관계되는 발 쿠션 장치에 관한 것이다.

건강과 체력을 위해 달리는 것은 지난 십여년 동안 유행하면서 증가하여 왔다. 모든 시대의 사람들은 기분전환으로, 체력을 위해 또는 다른 이유에서 경쟁하면서 달린다. 경쟁적인 달리기에서 강도가 증가함에 따라, 달리기를 하는 사람과 조깅을 하는 사람은 더 긴 거리를 달리면서 그들의 훈련강도를 증가시켜야만 한다. 중대한 경쟁을 위한 주자들은 70마일정도를 달리는 마라톤 같은 행사를 위해 일반적으로 일주일 이상 준비한다. 기분전환과 체력을 위해 달리는 사람조차도 매주 상당한 거리 달릴 것이다. 활동량의 증가에 따르는 것은 과도한 사용량으로 인한 부상의 위험 증가이다. 신체에 가해지는 쇼크로 인해 낮아진 팔다리에서 발생하는 퇴행성 장애가 많이 있다.

4천만정도의 미국인들이 어떠한 형태이든 달리기에 참여하고 있는 것으로 평가되어졌다. 이러한 통계는 개인 중 50~70%가 달리기와 관련된 부상을 받았을 것임을 나타낸다. 예를 들면, 30년 동안 매주 20마일을 달리는 것은 몸에 오천만 정도의 충격파를 주게 되는 것이다.

충격파는 외력에 의한 것이다. 그것들 중 어떤 것은 지면을 달리고, 운동기구와 같은 것을 무리하게 하여 발생된다. 워킹(walking), 러닝(running), 조깅(jogging) 또는 점핑(jumping)에서, 지면에 대한 반작용력의 크기는 가장 영향력 있는 외력이다. 지면에 대한 반작용력의 크기, 그것의 작용방향과 작용점은 바디위에 가해지는 하중에 의해 영향을 받는다. 지면의 반작용력은 크기와 방향과 작용점 모두 다수의 원인에 의거한다. 충돌과, 발 특히 힐(heel)에 가해지는 충격력을 흡수하기 위한 기술이 앞서 만들어졌다. 일반적으로 이러한 장치들은 내전하려는 발의 경향을 방지하기 위한 적정한 해부학적 태도에서 충격과 같은 상태를 완화하기 위해 사용되어지고, 힐(heel)부위와 발을 유지하는데 사용되는 정형 외과적 장치들이다. 일부 러닝화는 충격 흡수기가 통합되어 있고 또한 주자의 움직임 제어에 안정성을 제공한다. 일반적으로 이러한 요구를 만족시키기 위하여 어떠한 절충물은 신발 제조업자에 의하여 만들어져야 한다. 이와 같이 특별히 힐컵(heel cup)이나 유사한 장치를 만들어지는 것에 의하여 제공되어 질 수 있는 부가적인 충격 흡수력을 가지고 신발류의 붙박이식 충격 흡수력을 보충하기 위하여 점차적으로 중요하게 되었다.

신발류에서 어떠한 형태로 삽입을 위한 보조 충격 흡수 장치의 하나는 중간의 엷은 층과 하부의 흡수패드와 함께 수분 흡수 특성을 가진 물질의 상부 엷은 층을 포함한 신발류에 삽입될 수 있는 흡수 패드나 매트를 볼 수 있다. 깔창으로 사용될 때, 장치는 신발에 삽입되기 위해 여러 가지 사이즈와 형상으로 제공된다. 에어홀(air hole)은 소정의 간격으로 장치되고 독특한 세포 모양의 디자인은 깔창 주위 공기와 통과하는 공기의 흐름을 강화하기 위하여 송풍기 작용을 제공하고 또한 사용자의 팔다리까지 혈액순환을 개선하도록 사용된다.

또 다른 발 쿠션 장치는 가장 낮은 힐 또는 발의 종골(os calsis) 부분을 지탱하기 위해 컵처럼 우묵한 것으로 특징지어지는 바디를 가지고 있다. 이 장치는 보통의 신발류에 삽입할 수 있다. 힐컵(heel cup) 바디의 외면은 발의 아래쪽 힐 부분의 배후로부터 확장되는 충격 흡수 돌출부를 갖추고 있다. 돌출부는 발의 무게를 지지하는 부분에 흡수되는 충격력만큼 발을 보호하기 위하여 변형되고 구부러진다.

또 다른 예는 탄성있는 구두에 부착하는 착용자의 힐(heel) 위에 적합한 힐컵(heel cup)을 가지고 있는 독특한 발 쿠션장치를 보인다. 가급적 구두는 펼칠 수 있는 탄성적인 물질로 구성되고 사용자의 발목부분을 지탱할 수 있도록 소용되고 적절한 위치에서 충격 흡수 힐컵(heel cup)을 고정하기 위하여 구성된다.

반면에, 위에 지시된 힐컵(heel cup) 부분을 포함한 바와 같이, 전술한 장치는 종래 기술의 대표물이고 상당한 상업적 성공을 이루었고 많은 사용자에게 중요한 도움을 주었다, 그럼에도 불구하고 사람의 힐패드에 대한 생물 역학적 행동의 효과적인 모의실험에 의하여 개선된 충격 흡수기에 대한 많은 예에서 요구가 존재한다.

본 고안의 목적은 상기에서와 같은 요구에 대응하기 위해 안출한 것으로 착용자의 힐에 편안하게 맞도록 구성되고, 적당하고 가벼운 무게와 변형이 가능한 재료를 사용함으로서, 워킹, 러닝, 조깅 또는 점핑 등으로 인하여 가해지는 충격력을 효과적으로 흡수하고 경감시키고자 하는 데 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 충격 흡수 장치의 사시도,

도 2는 도 1의 선A-A'를 따라 보인 부분도,

도 3은 본 고안에 따른 장치의 저면도,

도 4는 본 고안에 따른 장치의 배면도,

도 5는 본 고안에 따른 장치의 착용 상태를 보인 단면도,

도 6은 충격으로 인해 발생하는 최초 변형을 설명하는 부분단면도,

도 7은 힘의 적용에 따른 장치의 상대적 변위를 삽화한 힘 변형도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 충격 흡수 장치 11 : 힐컵

12 : 중앙벽 14 : 측벽

16 : 플랫폼 18 : 후면벽

24 : 힐시트 25 : 제 1 충격 흡수기

26 : 제 2 충격 흡수기 30 : (제 1 리브의)종단 리브

30A : (제 2 리브의)종단 리브 32 : (제 1 리브의)충격 흡수부

32A : (제 1 리브의)충격 흡수부 36 : (제 1 리브의)횡단 리브

36A : (제 2 리브의)횡단 리브

본 고안은 힐컵 부분을 포함한 종골(os calcis) 부분에서 착용자의 힐 일부를 덮어 적합하게 디자인된 새롭고 독특한 발 쿠션장치이다. 종골(heel bone) 바로 밑의 쿠션 장치의 외형은 충격 흡수 요소가 돌출되어 장치된다.

충격 흡수 요소는 사람의 힐패드(heel pad)에 대한 생리학상 행동을 모의실험하기 위하여 구성되어지고 다양한 높이의 종단과 횡단 리브가 연결되는 복수로 구성되어진다.

긴 리브가 무너지기 시작할 때에는 상대적으로 낮은 변형저항을 가진다. 전체적인 변형의 증가하면 긴 리브와 함께 짧은 길이의 리브가 찌그러지고, 이때 긴 리브와 짧은 리브는 인간의 힐패드(heel pad)때문에 발생되는 것과 유사한 비선형적 힘-변형 작용에서 초래되는 하중에 대한 저항을 제공한다.

힐컵의 중앙벽과 측벽은 신발의 힐 부위에 장착하도록 하므로 장치는 기존의 신발에 알맞게 삽입되도록 할 수 있다. 장치는 가급적이면 천연고무나 합성고무 혹은 다른 적합한 열가소성 물질 같은 상대적으로 부드러운 구부리기 쉬운 물질로 형성된다.

전술한 것과 다른 물체와 본 고안의 편리성은 다음의 예, 청구항과 도면으로부터 더 분명하게 될 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 충격 흡수 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 선A-A'를 따라 보인 부분도이고, 도 3은 본 고안에 따른 장치의 저면도이고, 도 4는 본 고안에 따른 장치의 배면도이고, 도 5는 본 고안의 장치를 착용상태를 보인 단면도이고, 도 6은 충격으로 인해 발생하는 최초 변형을 설명하는 부분단면도이고, 도 7은 힘의 적용에 따른 장치의 상대적 변위를 도시한 힘 변형도이다.

본 고안은 상술한 도 1에서 6까지 보였고, 일반적으로 숫자(10)로 지시되는 쿠셔닝(cushioning)이나 충격 흡수 장치에 관계된다.

충격 흡수 장치(10)는 도 5에서 보인 바와 같이 착용자의 힐에 편안하게 맞도록 구성되고, 적당하고 가벼운 무게와 변형시킬 수 있는 라텍스(latex) 고무나 네오프린(neoprene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)이나 폴리에틸렌(polyethylene) 같은 저비중의 열가소성 플라스틱 같은 충격 흡수 재료로부터 구성요소를 몰드하여 만든다. 특히 재료는 여러 가지이나 재료가 요구하는 주된 성질은 재료가 탄성을 가지고 있는 지와 재료가 하중 아래에서 변형되고 하중을 제거한 후의 복원력을 가지고 있는 지이고, 재료는 본래의 형상과 위치로 돌아와야 한다.

장치(10)는 반대편 중앙벽(12)과 측벽(14)을 가진 컵 부분(11)을 구성요소로 하여 본체를 구성하고 있다. 힐컵(11)은 착용자의 발에 또한 맞게 형성되어 있다. 측벽(14)은 플랫폼(16)에서 횡단으로 확장되어 의하여 서로 연결되어 있다. 힐을받치는 컵(11)은 일반적으로 측벽(14)을 서로 연결하는 수직 후면벽(18)에 의해 완성되고 또한 힐시트(heel seat)(24)를 덮은 플랫폼(16)을 연결한다. 충격 흡수기(25)는 본체 외부 표면위에 위치한다. 도 1부터 4까지에서 보는 바와 같이, 제 1 충격 흡수기(25)는 힐컵(11)의 아래쪽을 따라 세로로 뻗어 있거나 부분적으로 힐컵(11)의 후면벽(18)의 외부를 따라 위로 향하여 뻗어 있으며 복수개의 리브(30)가 일정한 간격을 두고 이루어져 있다. 가급적이면, 리브(30)의 깊이는 힐의 오목한 부분에서 최대깊이를 가지고 끝에서 힐컵(11)의 외부 표면으로 갈수록 가늘어진다. 종단 리브(30)의 수와 간격은 다양하지만 종골의 전체 폭으로 적정 간격을 두고 구성되어진다. 실제 예에서, 첫 번째 종단 리브(30)의 최대 깊이는 대략 0.2에서 1cm이고 대략 1cm떨어져 놓여 있다.

외부의 제 1 충격 흡수기(25)는 횡단 리브(rib)(36)의 복수가 가로로 확장되어 일정한 간격을 두고 떨어지게 구성되고, 일반적으로 직사각형 충격 흡수부(32)의 복수로 형성되어 일정한 간격으로 종단 리브(30)가 연결된다. 횡단 리브(36)는 힐 아래 부분에 장치되고, 되도록이면 힐컵(11) 부분의 아래쪽을 따라 전방으로 뻗는다. 횡단 리브(36)는 힐 아래 부분에서 일반적으로는 깊이가 대략 0.75cm인 종단 리브(30)에 대응하는 전체 깊이 또는 높이를 가지고 구성된다. 도 3에서 보인 서로 연결된 리브(30), (36)의 복수로 형성된 제 1 충격 흡수기(25)는 대체적으로 격자와 같은 외관이나 형태를 가지고 있으면서 설명되어 진다.

위에 지시된 바와 같이, 본 고안에서의 발 쿠션의 기능은 인간의 힐패드에 자연스런 충격 흡수의 작용을 모의 실험한 것이다. 이러한 작용을 모의실험하기 위해 본 디자인은 제 2 충격 흡수기(26)를 제공한다. 쿠션 장치의 전체 디자인은 하중의 증가와 함께 저항이 점차적으로 비선형적으로 증가면서 초기 변형에 대해 비례하여 작은 저항력이 구성된다. 이것을 이루기 위하여, 제 2 충격 흡수기(26)를 플랫폼(16)의 배면을 따라 종단 리브(30) 사이에 삽입한, 힐컵의 후면벽(18)을 상향으로 중간까지 따르는 병렬된 종단 리브(30A)의 복수를 일정한 간격을 두고 구성한다. 되도록이면 리브(30A)의 깊이는 대략 리브(30) 깊이의 반이고, 유사하게 끝까지 오목하고 가늘어지는 힐 부분에서 최대 높이를 가진다.

횡단 리브(36A)는 일정한 간격을 두고 종단 리브(30A)를 가로지르고, 되도록이면 종단 리브(30)의 중간 정도이다. 유사하게, 종단 리브(30A)는 종단 리브(30)의 중간에 놓이고, 일반적으로 직사각형 충격 흡수부(32A)는 종단 리브(30)와 횡단 리브(36)에 의해 정의 되는 각각의 큰 직사각형 충격 흡수부(32) 안에 정의된다.

도 7의 힘 변형도를 참고하면, 적은 하중이 증가에 비례하여 충격 흡수기의 변위(0-6단위) 초기에서는 변형을 야기한다. 그러므로 변형(8-10 단위로부터)의 작은 증가는 힘에서의 큰 증가에 비례함으로부터 초래된다. 본 고안의 쿠션 장치가 처음으로 땅을 밟을 때 처음으로 긴 리브(30), (36)가 찌그러지기 시작한다. 그것들의 강성이 짧은 리브(30A), (36A)보다 약하므로 비례적으로 변형에 대해 낮은 저항력을 가진다. 전체 변형이 증가함에 따라, 긴 리브(30), (36)는 리브 전체가 하중에 대해 저항하기 시작하는 점에서 짧은 리브(30A), (36A)의 높이까지 찌그러진다. 이러한 상태는 저항하기 시작하는 짧은 충격 흡수 리브(30A), (36A)에서의 점을 도시한 도 6에서 보였다. 짧은 리브(30A), (36A)의 강성은 그것들의 길이 때문에 긴 리브(30), (36)에서보다 더 크고, 그것들의 상호연결 때문에 영향이 제어되므로, 비선형적 힘-변위 자연스러운 힐패드 조직에서 발생하는 것과 매우 유사하다.

사용 중에, 장치(10)는 꼭 맞는 신발의 힐 부분에 배치되고, 착용자의 발은 도 5에서 보인 바와 같이 삽입된다. 워킹(walking), 러닝(running) 또는 조깅(jogging)을 하는 동안 가해지는 충격력은 힘에 대해 비선형 저항력을 제공하는 제 1과 제 2의 충격 흡수기 부분이 상호 협력하여 휨과 변형에 의해 흡수된다. 휨과 변형 그리고 하중 제거 후, 리브는 보통 휘지 않은 상태로 돌아오려는 경향을 보인다. 비선형 저항력은 "버터밍 아웃(bottoming out)"으로부터 충격 흡수기를 막고, 상태는 특히 거품 조직 구성만이 사용되는 다른 여러 가지의 발 쿠션들에서 발생한다. 제 1 리브(30), (36)과 제 2 리브(30A), (36A)는 또한 프로네이션(pronation)에 저항하고, 안정적인 위치에서 발을 유지한다.

앞에서 보인 것처럼 본 고안은 단일물을 제공하고, 자연스럽게 발생하는 충격 흡수 상태에 가깝게 하는데 도움이 되는 영향력 있는 독특한 발 쿠션 장치이다. 본 고안은 비선형적 힘-변위 작용을 보이는 발 쿠션 장치를 제공한다. 장치에 관련된 충격 흡수 장치는 다양한 구성과 형태이고, 본 고안은 어떤 특별한 형태나 구성에 국한된 것이 아니라는 것을 이해하게 될 것이다. 여기에서는 단지 설명을 위한 목적으로 선택된 것이다.

어느 정도의 변화, 변형과 수정이 첨부된 청구항의 정신과 범위로부터 이탈 되지 않기 위하여 여기에 설명된 본 고안에서 여러 가지 변화, 변형과 수정에 대한기술 분야가 명백하게 될 것이다.

힐에 편안하게 맞도록 구성되고, 적당하고 가벼운 무게와 변형이 가능한 재료를 사용함으로서, 워킹, 러닝, 조깅 또는 점핑 등으로 인하여 가해지는 충격력을 효과적으로 흡수하고 경감시켜 자연스럽게 발생하는 충격 흡수 상태에 가깝게 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 일반적으로 발의 힐 부위에 장착되도록 구성되어지고 신발에 삽입되는 상위 표면과 하위 표면을 가진 탄성있는 몸체 요소(11)와;

   휨과 변형에 의하여 발에 부과되는 초기 하중의 충격을 흡수하는 첫 번째 높이를 미리 결정하는 첫 번째 부분의 복수 형태로 교차하면서 서로 연결된 제 1 리브(30), (36)과 제 2 리브(32A), (36A)를 포함하는 발의 무게를 감당하는 힐 부분에 대응하는 몸체 요소(11)의 외부 표면으로부터 확장된 제 1 충격 흡수 장치(25)와;

   다른 것과 교차하면서 서로 연결된 제 2 리브와 첫 번째 부분을 선택하여 연결하고, 상기 제 1 리브(30), (36)의 높이 보다 작은 상기 제 2 리브(30A), (36A)와, 상기 제 1 리브(30), (36)와 제 2리브(30A), (36A)는 발에 가해지는 충격력을 흡수하기 위하여 협력하고, 적재되는 하중 단계에 대해서 비선형적인 힘-변위 작용을 보이는 고하중에 대해 저항하려는 탄성 요소가 되고, 몸체(11)의 외부면으로부터 확장된 제 2충격 흡수장치(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발 쿠셔닝과 충격 흡수 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   탄성 몸체 요소(11)는 발의 힐에 있는 종골부를 받치는 오목한 부분으로 정의되는 중앙면(12), 측면(14), 저면(16)과 배면벽(18)을 가지는 힐컵을 포함하는것을 특징으로 하는 발 쿠션 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   일반적으로 격자 문양으로 정의되는 상기 제 1 리브(30), (36)과 제 2 리브(30A), (36A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발 쿠셔닝과 충격 흡수 장치.